土的物理性质指标相互关系及试验指导

前面介绍的土的物理性质指标实际上是土的固相、液相和气相在质量和体积方面不同组合上所构成的不同比值，即三者之间的质量与质量、质量与体积、体积与体积相互组成不同性质的指标。在工程地质检测中，只有准确地掌握了这些概念，才能正确地评价土质。

为了进一步了解各指标的内容及其相互关系，现将上述各项指标定义、指标来源及对指标的实际应用等方面，归纳为“土的物理性质主要指标一览表”，供对照参考，见表7.4。

表7.4　土的物理性质主要指标一览表

续表

土的物理性质指标的相互关系，可用三相图法换算，通过试验测得的3个基本物理指标后，就可以计算出其他指标。下面介绍换算的基本思路：

【例7.1】　一块原状土样，经试验测得天然密度ρ=1.67 g/cm3，含水量W＝12.9%，土粒相对密度Gs=2.67。求孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr。

解　给出土的三相图，如图7.3所示。

图7.3　土的三相示意图

V—土的总体积（cm）；Vn—孔隙的体积（cm）；Va—气体的体积（cm）；Vw—水的体积（cm）；Vs—土粒的体积（cm）；m—土的总质量（g）；ma—气体的质量（g）；mw—水的质量（g）；ms—土粒的质量（g）

（1）以土的总体积为1，设V＝1（图7.4骨架）作为计算的出发点，事实上由于土的各项物理性质指标三相间量的比例关系，不是量的绝对值，取其他的量为1（如Vs=1，ms=1等）作为出发点，都可以得出同样的结果。

图7.4　三相图法与导出公式

（2）因为(www.xing528.com)

，所以m=ρV=1.67(g)

（3）因为，所以mw=0.129ms

m=ms+mw+ma ，ma=0，所以m=ms+mw

1.67=ms +0.129ms ，ms=1.48　g

（4）因为，近似取ρw=1(g/cm3)，所以

（5）因为mw与Vw数值上相等，所以mw=Vw=0.129×1.48=0.19

（6）因为Vn+Vs=V=1，所以Vn=1−0.554=0.446　cm3

到此为止，三相图上所有有数据全部求出。根据各项物理性质指标的定义，可求出相应的数值：

如果例7.1在计处算时设M=1或Vs=1，其结果是否相同？请自己证明。

各项指标换算公式可见表7.5。

【例 7.2】　某饱和砂土，已测得其含水量w=25%，颗粒相对密度Gs=2.60，试求其天然密度ρ、干密度dρ及孔隙比e。

解　从题意知：饱和砂土Sr=1，其含量为饱和含水量w=wmax=25%，Gs=2.60

用换算公式求解：